Question

1．地效飛行器是一種可以低空高速飛行的飛機，它能停在水面或地面上，某型號飛行器的總質(zhì)量為1.0×10³t，最大飛行速度為720km/h，以最大速度飛行時的運輸效率為25，運輸效率是指飛行器飛行時的總重與發(fā)動機推力的比值．（g取10N/kg）
（1）飛行器停在水平地面上時，輪子與地面的接觸面積約為2m²，飛行器對地面壓強為多少？
（2）飛行器以最大速度飛行1440km，發(fā)動機推力的功率為多少？（可以認(rèn)為飛行器的總重不變）
（3）飛行器飛行時，為什么會獲得向上的升力？

Answer 1

分析 （1）飛行器對地面的壓力等于其重力，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出飛行器對地面的壓強；
（2）根據(jù)題意計算出發(fā)動機的推力，再根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$、v=$\frac{s}{t}$的推導(dǎo)公式P=Fv計算發(fā)動機做功的功率；
（3）流體流速越快的位置，壓強越小，飛機就是利用流體壓強與流速的關(guān)系來獲得升力的，據(jù)此來對機翼的具體原理進(jìn)行分析．

解答 解：（1）飛行器對地面的壓力：
F=G=mg=1.0×10⁶kg×10N/kg=1.0×10⁷N；
飛行器對地面壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1.0×1{0}^{7}N}{2{m}^{2}}$=5×10⁶Pa；
（2）因為最大速度飛行時的運輸效率為25，所以飛行器的發(fā)動機的推力：
F=$\frac{G}{25}$=$\frac{1.0×1{0}^{7}N}{25}$=4×10⁵N，
由P=$\frac{W}{t}$和v=$\frac{s}{t}$可得，發(fā)動機推力的功率：
P=Fv=4×10⁵N×$\frac{720}{3.6}$m/s=8×10⁷W；
（3）飛行器飛行時，機翼與周圍的空氣發(fā)生相對運動，相當(dāng)于有氣流迎面流過機翼．氣流被機翼分成上下兩部分，在相同時間內(nèi)，機翼上方氣流通過的路程較長，因而速度較大，它對機翼的壓強較�。幌路綒饬魍ㄟ^的路程較短，因而速度較小，它對機翼的壓強較大．因此在機翼的上下表面存在壓強差，對飛機產(chǎn)生了向上的升力．
答：（1）飛行器對地面壓強為5×10⁶Pa；
（2）發(fā)動機推力的功率為8×10⁷W；
（3）飛行器飛行時，機翼與周圍的空氣發(fā)生相對運動，相當(dāng)于有氣流迎面流過機翼．氣流被機翼分成上下兩部分，在相同時間內(nèi)，機翼上方氣流通過的路程較長，因而速度較大，它對機翼的壓強較�。幌路綒饬魍ㄟ^的路程較短，因而速度較小，它對機翼的壓強較大．因此在機翼的上下表面存在壓強差，對飛機產(chǎn)生了向上的升力．

點評 本題考查壓強、功率的計算以及流體壓強與流速的關(guān)系，本題的關(guān)鍵點有：一知道水平面上靜止的物體，對水平面的壓力等于其重力；二功率計算公式的靈活變形；三流體流速越大，壓強越�。�